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I Numeri Complessi: Introduzione e Proprietà, Appunti di Fisica

queste slide parlano dei numeri complessi applicati all'oscillatore armonico

Tipologia: Appunti

2020/2021

In vendita dal 16/02/2023

MatteoGiraudo
MatteoGiraudo 🇮🇹

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I NUMERI COMPLESSI
LA RADICE QUADRATA HA ABITUALMENTE UN DOMINIO LIMITATO AI NUMERI REALI POSITIVI.
E’ POSSIBILE PERO’ ALLARGARE IL DOMINIO DELLA RADICE QUADRATA INTRODUCENDO IL VALORE 𝐢 = −𝟏
1
NUMERI DI QUESTO TIPO SONO DETTI ‘NUMERI IMMAGINARI’
𝒙𝟐= 𝟗 𝒙 = ± −𝟗 = ± 𝟗 −𝟏 = ± 𝟗 −𝟏 = ± 𝟑𝐢
ESISTONO POI I NUMERI COMPLESSI, COMBINAZIONE DI UNA PARTE REALE ED UNA PARTE IMMAGINARIA 𝒛 = 𝟒 + 𝟑𝐢
SE SOMMIAMO DUE O PIU’ NUMERI COMPLESSI, SOMMIAMO SEPARATAMENTE LE DUE PARTI 𝟒 +𝟑 𝐢 + 𝟐 𝐢 = 𝟔 𝟐 𝐢
ESATTAMENTE COME AVVIENE SE CONSIDERIAMO LE COORDINATE CARTESIANE (SOMMA DELLE COMPONENTI OMONIME)
POSSIAMO PERCIO’ RAPPRESENTARE I NUMERI COMPLESSI SU UN PIANO CARTESIANO, CON LA REGOLA SEGUENTE
-LA PARTE REALE VIENE RIPORTATA LUNGO L’ASSE x E L’UNITA’ RIVESTE IL RUOLO DI VERSORE DELLASSE x
-LA PARTE IMMAGINARIA VIENE RIPORTATA LUNGO LASSE y ED i RIVESTE IL RUOLO DI VERSORE DELL’ASSE y
4,3 = 4 𝟏 + 3 𝐢 𝑥, 𝑦 = 𝑥 Ԧ
𝐢+ 𝑦 Ԧ
𝐣
𝐢𝟐= −𝟏
𝐢𝟑= 𝐢
𝐢𝟒= 𝟏
SI DEFINISCE COMPLESSO CONIUGATO DI UN NUMERO
COMPLESSO 𝐳 = 𝐚 +𝐢 𝐛 IL NUMERO COMPLESSO
𝐳CHE HA
LA STESSA PARTE REALE E PARTE IMMAGNARIA OPPOSTA
𝐳 = 𝐚 𝐢 𝐛
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I NUMERI COMPLESSI

LA RADICE QUADRATA HA ABITUALMENTE UN DOMINIO LIMITATO AI NUMERI REALI POSITIVI.

E’ POSSIBILE PERO’ ALLARGARE IL DOMINIO DELLA RADICE QUADRATA INTRODUCENDO IL VALORE 𝐢 = −𝟏

NUMERI DI QUESTO TIPO SONO DETTI ‘NUMERI IMMAGINARI’

𝒙𝟐^ = − 𝟗 𝒙 = ± −𝟗 = ± 𝟗 −𝟏 = ± 𝟗 −𝟏 = ± 𝟑 𝐢

ESISTONO POI I NUMERI COMPLESSI, COMBINAZIONE DI UNA PARTE REALE ED UNA PARTE IMMAGINARIA 𝒛^ =^ 𝟒^ +^ 𝟑^ 𝐢

SE SOMMIAMO DUE O PIU’ NUMERI COMPLESSI, SOMMIAMO SEPARATAMENTE LE DUE PARTI 𝟒^ +^ 𝟑^ 𝐢^ +^ 𝟐^ −^ 𝐢^ =^ 𝟔^ −^ 𝟐^ 𝐢

ESATTAMENTE COME AVVIENE SE CONSIDERIAMO LE COORDINATE CARTESIANE (SOMMA DELLE COMPONENTI OMONIME)

POSSIAMO PERCIO’ RAPPRESENTARE I NUMERI COMPLESSI SU UN PIANO CARTESIANO, CON LA REGOLA SEGUENTE

- LA PARTE REALE VIENE RIPORTATA LUNGO L’ASSE x E L’UNITA’ RIVESTE IL RUOLO DI VERSORE DELL’ASSE x

- LA PARTE IMMAGINARIA VIENE RIPORTATA LUNGO L’ASSE y ED i RIVESTE IL RUOLO DI VERSORE DELL’ASSE y

𝐢𝟐^ = −𝟏

𝐢𝟒^ = 𝟏 𝐢𝟑^ = − 𝐢

SI DEFINISCE COMPLESSO CONIUGATO DI UN NUMERO

COMPLESSO 𝐳 = 𝐚 + 𝐢 𝐛 IL NUMERO COMPLESSO 𝐳ത CHE HA

LA STESSA PARTE REALE E PARTE IMMAGNARIA OPPOSTA

IL PIANO COMPLESSO (DI GAUSS)

IL PIANO IN CUI VENGONO RAPPRESENTATI I NUMERI COMPLESSI E’ DETTO PIANO

COMPLESSO. POSSIAMO DESCRIVERE I NUMERI COMPLESSI IN TALE PIANO ANCHE

INTRODUCENDO L’ANALOGO DELLE COORDINATE POLARI NEL PIANO

2

IN QUESTO CASO AVREMO COME VALORI RAPPRESENTATIVI DEL NUMERO COMPLESSO:

- IL MODULO U: DISTANZA DEL PUNTO RAPPRESENTATIVO DEL NUMERO DALL’ORIGINE

DEGLI ASSI

- L’ARGOMENTO M: ANGOLO CHE LA DIREZIONE DELLA CONGIUNGENTE L’ORIGINE CON

IL PUNTO RAPPRESENTATIVO DEL NUMERO FORMA CON IL SEMIASSE REALE POSITIVO

QUEST’ULTIMA NOTAZIONE PRENDE IL NOME DI ‘NOTAZIONE DI EULERO’

𝛒 = z = 𝐚𝟐^ + 𝐛𝟐 𝛉 = arg z = 𝐚𝐭𝐚𝐧 𝐛 𝐚 𝐚 = Re z = 𝛒 𝒄𝒐𝒔(𝝋) 𝒃 = Im z = 𝛒 𝒔𝒆𝒏(𝝋) 𝐳 = a + i b = ρ cos φ + i ρ sen φ = 𝛒 𝐜𝐨𝐬 𝛗 + 𝐢 𝐬𝐞𝐧 𝛗 = 𝛒 𝐞𝐢𝛗

Re z = Re ρ eiφ^ = ρ Re eiφ^ = ρ cos(φ) Im z = Im ρ eiφ^ = ρ Im eiφ^ = ρ sen(φ)

TALE NOTAZIONE RENDE PIU’ SEMPLICE IL CALCOLO DI PRODOTTI E DIVISIONI FRA NUMERI COMPLESSI

𝒁 = 𝑧 1 𝑧 2 = ρ 1 eiφ^1 ρ 2 eiφ^2 = ρ 1 ρ 2 eiφ^1 eiφ^2 = ρ 1 ρ 2 ei^ φ^1 +φ^2 = 𝛒𝒁 𝐞𝐢𝛗𝒁^ 𝛒𝒁 =^ 𝛒𝟏𝛒𝟐 𝛗𝒁 = 𝛗𝟏 + 𝛗𝟐 𝒁 =

ρ 1 eiφ^1 ρ 2 eiφ^2

ρ 1 ρ 2 eiφ^1 e−iφ^2 = ρ 1 ρ 2 ei^ φ^1 −φ^2 = 𝛒𝒁 𝐞𝐢𝛗𝒁^ 𝛒𝒁 =^ ρ 1 ρ 2